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化学所新型醋酸催化剂项目获中国专利金奖

化学所研发的新型醋酸催化剂,成功应用于江苏索普的醋酸生产装置,取得了巨大的经济效益,该系列催化剂应用4年来,产品销售额100.24亿元,利润16.15亿元,创税7.2亿元,创汇1.4亿美元。2008年1月,该项目(项目名称:一种正负离子型双金属催化剂及制备方法和应用)获得中国专利局与世界知识产权组织联合颁发的中国专利金奖。

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济南朝晖科技有限公司与生产商合作生产的PTA绿色高活性催化剂已经在全国60%以上的PTA生产厂家推广应用。截至去年底,该催化剂已累计催化生产高品质PTA1.23亿吨,累计减少浓硝酸排放2.84万吨,吨PTA催化剂成本降低10元以上,全国PTA产业由此每年可节约成本2.3亿元。

化学所新型醋酸催化剂项目获中国专利金奖。2008年2月19日

PTA催化剂一般分为三类,即醋酸钴、醋酸锰以及溴化钴和溴化锰复合的钴锰溴催化剂。朝晖公司发明的绿色高活性PTA氧化催化剂制备关键技术包括过氧化氢或过氧醋酸与常规工业级金属钴直接反应制备高活性醋酸钴、金属锰与醋酸反应制备高活性醋酸锰、金属钴及其化合物与氢溴酸或游离溴直接反应制备高活性钴锰溴等三种工艺。除了生产工艺,他们还自主开发了高效反应器,与传统技术和设备相比,醋酸钴反应器效率至少提高了169倍,能耗仅为传统工艺的2%;醋酸锰反应器效率至少提高2.66倍、实现利用反应热的零外供能耗;溴化钴和溴化锰反应器产率显著提高,溴化钴实现低能耗、溴化锰实现利用反应热的零外供能耗,主要原料消耗均达到理论值,产品中主要杂质含量降低10倍以上。

新材料实验室

绿色高活性PTA催化剂在企业投用后也取得了显著效果。其中,仪征化纤35万吨/年PTA装置使用醋酸钴锰液体催化剂后,催化剂单耗由使用晶体醋酸钴、晶体醋酸锰的0.071千克、0.09千克分别下降到0.054千克和0.073千克,PTA氧化反应平稳易控,PTA的b值由原来使用晶体时的平均值1.2降到0.9,不仅PTA产品质量提高,下游聚酯和纤维质量也有所提升。

5197. com,2015年,宁波逸盛在新建成的200万吨/年PTA装置上进行了绿色高活性PTA催化剂CMB的连续应用和比较。改用高活性CMB与使用晶体醋酸钴、晶体醋酸锰和氢溴酸相比,催化剂单耗分别降低约11.9%、54.6%、17.5%。PTA氧化装置工艺参数稳定控制,PTA产品质量明显提升。

工业应用表明,该绿色高活性PTA催化剂不仅活性高、稳定性好,还从根本上消除了环境污染,改善了生产和应用环境,为PTA装置实现催化剂应用的连续自动化提供了技术保障,同时节省了PTA催化剂调配装置的投资。

据了解,该催化剂制备关键技术已获得国家授权发明专利3件,去年5月还通过中国纺织工业联合会组织的专家鉴定,被评价为整体技术达到国际领先水平。

PTA氧化催化剂是指由钴、锰或钴、锰、溴元素组成的复合催化剂体系的统称。其中的钴元素一般由醋酸钴或溴化钴提供;锰元素一般由醋酸锰或溴化锰提供;溴元素则由氢溴酸或四溴乙烷或溴化钴或溴化锰提供。因此,醋酸钴、醋酸锰、溴化钴和溴化锰合成技术是PTA氧化催化剂的核心关键技术。

醋酸钴的合成多采用硝酸法,不仅流程长、钴消耗量大、能耗高、催化活性低、设备腐蚀严重,还存在严重的环境污染,生产1吨晶体醋酸钴需耗用1.1吨浓硝酸。这些浓硝酸最终排放到大气和水中。上世纪90年代又出现了改进硝酸法,该工艺除减少碳酸钠沉淀过程和废水排放外,仍存在硝酸法的其他缺陷。

醋酸锰的传统合成工艺中,每生产1吨晶体醋酸锰消耗电解锰300千克,醋酸1100千克,锰和醋酸的单程利用率仅为75.4%和44.4%,此外,醋酸锰制备过程中还会产生锰垢以及存在锰离子变价导致的产品质量不稳定和环境污染等问题,其催化活性和选择性也比较差。

溴化钴和溴化锰的合成也一直存在成本高和环境污染等问题。